ISO 14955-1:2017
(Main)Machine tools — Environmental evaluation of machine tools — Part 1: Design methodology for energy-efficient machine tools
Machine tools — Environmental evaluation of machine tools — Part 1: Design methodology for energy-efficient machine tools
ISO 14955-1:2017 constitutes the application of eco-design standards to machine tools, mainly for automatically operated and/or numerically controlled (NC) machine tools. ISO 14955-1:2017 addresses the energy efficiency of machine tools during the use stage, i.e. the working life of the machine tool. Environmentally relevant stages other than the use stage and relevant impacts other than energy supplied to machine tools are not within the scope and need special treatment (e.g. according to ISO/TR 14062). Elements of eco-design procedure according to ISO/TR 14062 are applied to machine tools. Reporting of results to users and suppliers and monitoring of results are defined. Evaluation of energy efficiency implies quantification of the resources used, i.e. energy supplied, and of the result achieved. ISO 14955-1:2017 provides guidance for a reproducible quantification of the energy supplied. It does not suggest a methodology for quantifying the result achieved due to the lack of universal criteria. The result achieved in industrial application being machined workpieces, their properties (e.g. material, shape, accuracy, surface quality), the constraints of production (e.g. minimum lot size, flexibility) and other appropriate parameters for the quantification of the result achieved are intended to be determined specifically for each application or for a set of applications. ISO 14955-1:2017 defines methods for setting up a process for integrating energy efficiency aspects into machine tool design. It is not intended for the comparison of machine tools; also, ISO 14955-1:2017 does not deal with the effect of different types of user behaviour or different manufacturing strategies during the use phase. Lists of environmentally relevant improvements and machine tool components, control of machine tool components and combinations of machine tool components are given in Annex A. Annex B provides an example of application of the methodology. NOTE Certain machining processes and specific machine tools can allow significant changes in the environmental impact of machined workpieces, e.g. material reduction for aluminium cans by application of special press technology, higher performance of compressors by machining on precision form grinders[10][13]. The environmental impact of such processes or machine tools might be less important compared to the environmental impact of the machined workpieces and their application. These changes in the environmental impact of machined workpieces are not subject of ISO 14955-1:2017, but might be important if different machining processes or different machine tools are compared related to environmental impact of products. For instance, the accuracy of a machined workpiece might be a significant parameter for the environmental impact of the workpiece in its use stage, and any attempt to compare machine tools is intended to take this into account necessarily.
Machines-outils — Évaluation environnementale des machines-outils — Partie 1: Méthode de conception pour l'efficacité énergétique des machines-outils
L'ISO 14955-1:2017 constitue une application des normes d'écoconception des machines-outils, principalement pour les machines-outils à commande automatique et/ou à commande numérique (CN). L'ISO 14955-1:2017 traite de l'efficacité énergétique des machines-outils au cours de leur phase d'utilisation, c'est-à-dire pendant la durée de vie de la machine-outil. En dehors de la phase d'utilisation et de l'énergie fournie aux machines-outils, les autres phases pertinentes pour l'évaluation environnementale et les autres impacts pertinents ne relèvent pas du domaine d'application et nécessitent d'être traités de manière spécifique (par exemple, conformément à l'ISO/TR 14062). Des éléments de la procédure d'écoconception conformément à l'ISO/TR 14062 sont appliqués aux machines-outils. La consignation des résultats pour les utilisateurs et les fournisseurs et le suivi de ces résultats sont définis. L'évaluation de l'efficacité énergétique implique la quantification des ressources utilisées, c'est-à-dire les énergies fournies, et du résultat obtenu. L'ISO 14955-1:2017 fournit des conseils pour une quantification reproductible de l'énergie fournie. Il ne suggère pas une méthodologie pour quantifier le résultat obtenu du fait de l'absence de critères universels. Les résultats obtenus dans une application industrielle des pièces usinées, leurs propriétés (par exemple, le matériau, la forme, la précision, la qualité de surface), les contraintes de production (par exemple, la taille minimale de lot, la flexibilité) et d'autres paramètres appropriés pour la quantification du résultat obtenu sont destinés à être déterminés spécifiquement pour chaque application ou pour un ensemble d'applications. L'ISO 14955-1:2017 définit des méthodes pour établir un processus d'intégration des aspects liés à l'efficacité énergétique dans la conception des machines-outils. Il n'est pas destiné à la comparaison des machines-outils; aussi, l'ISO 14955-1:2017 ne traite pas des effets des différents types de comportement des utilisateurs ou des différentes stratégies de fabrication au cours de la phase d'utilisation. ' Des listes d'améliorations pertinentes pour l'environnement et de composants de machines-outils, de commandes de composants de machines-outils et de combinaisons de composants de machines-outils sont données dans l'Annexe A. L'Annexe B donne un exemple d'application de la méthodologie. NOTE Certains processus d'usinage et certaines machines-outils particulières peuvent permettre de modifier considérablement l'impact environnemental des pièces usinées, par exemple, la réduction de la quantité de matériau utilisée pour les boîtes en aluminium par application d'une technologie de pressage spéciale, ou l'utilisation de compresseurs plus performants pour l'usinage sur des rectifieuses de précision[10][13]. L'impact environnemental de tels processus ou machines-outils peut être de moindre importance par rapport à l'impact environnemental des pièces usinées et de leurs applications. Ces modifications de l'impact environnemental des pièces usinées ne relèvent pas du domaine d'application du présent document, mais peuvent s'avérer importantes si différents processus d'usinage ou différentes machines-outils sont comparé(e)s dans le cadre de l'impact environnemental de produits. Par exemple, la précision d'une pièce usinée peut constituer un paramètre significatif pour l'impact environnemental de cette pièce au cours de sa phase d'utilisation, et toute tentative de comparer les machines-outils doit nécessairement en tenir compte.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14955-1
Second edition
2017-11
Machine tools — Environmental
evaluation of machine tools —
Part 1:
Design methodology for energy-
efficient machine tools
Machines-outils — Évaluation environnementale des machines-
outils —
Partie 1: Méthode de conception pour l'efficacité énergétique des
machines-outils
Reference number
©
ISO 2017
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Restriction to energy efficiency during use stage . 5
5 Integrating environmental aspects into machine tool design and development
(design procedure for energy-efficient machine tools) . 6
5.1 General . 6
5.2 Goal and potential benefits . 6
5.3 Strategic considerations . 6
5.4 Management considerations . 6
5.5 Machine tool design and development process . 7
6 Machine tool and machine tool functions . 9
6.1 General . 9
6.2 System boundaries . 9
6.3 Generalized functions of a machine tool .10
6.3.1 General.10
6.3.2 Machine tool operation (machining process, motion and control) .11
6.3.3 Process conditioning .12
6.3.4 Workpiece handling .12
6.3.5 Tool handling.12
6.3.6 Die change .12
6.3.7 Recyclables and waste handling .13
6.3.8 Machine tool cooling/heating .13
6.3.9 Subfunctions .13
6.3.10 Machine tool functions and machine tool components .14
6.4 Relevant machine tool functions and relevant machine tool components .16
6.4.1 Relevant machine tool functions .16
6.4.2 Relevant machine tool components .17
6.5 Result achieved .17
6.6 Efficiency evaluation .18
7 Design procedure for energy-efficient machine tools .18
8 Reporting and monitoring of results .19
Annex A (informative) List of energy efficiency improvements for machine tools .21
Annex B (informative) Example of how to apply the methodology on a machine tool .32
Annex C (informative) Operating states .39
Bibliography .40
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 14955-1:2014), which has been technically
revised with the following changes:
— the former Annexes A and B have been combined into a new Annex A, on energy efficiency
improvements, which includes woodworking machine tools.
A list of all parts in the ISO 14955 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Introduction
As environmental impact is a common challenge for all products and as natural resources become
scarce, environmental performance criteria for machine tools need to be defined and the use of these
criteria specified.
Machine tools are complex products for industrial use to manufacture parts ready for use or semi-
finished products. The performance of a machine tool as key data for investment is multi-dimensional
regarding its economic value, its technical specification and its operating requirements which are
influenced by the specific application. Therefore, the same machine tool can show quite different energy
supplied to the machine tool depending on the part which is being manufactured and the conditions
under which the machine tool is operated. Therefore, the environmental evaluation of a machine tool
cannot be considered in isolation from these considerations.
This document proposes to analyse machine tools considering the delivered functions, in order to
highlight the commonalities in the huge variety of existing machine tool types. Machine tool components
that realize the various functions are objects of specific improvements, keeping in mind the application
of the system under evaluation. These improvements are subject for quantification, together with the
overall system design to achieve a product with an improved environmental performance. The approach
specified in this document is also intended to support environmental improvements on a multi-national
level and across different manufacturers/suppliers and users.
Based on a list of positive environmental features which can be built into a machine tool, the
performance of the product is intended to be evaluated in order to quantify the environmental
improvements achieved over a defined period.
This document provides guidelines for the design and engineering of machine tools with reduced
environmental impact, focusing on the energy supplied during the use stage.
Machine tools might have a significant influence on the environmental performance of the manufactured
products.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14955-1:2017(E)
Machine tools — Environmental evaluation of machine
tools —
Part 1:
Design methodology for energy-efficient machine tools
1 Scope
This document constitutes the application of eco-design standards to machine tools, mainly for
automatically operated and/or numerically controlled (NC) machine tools.
This document addresses the energy efficiency of machine tools during the use stage, i.e. the working
life of the machine tool. Environmentally relevant stages other than the use stage and relevant impacts
other than energy supplied to machine tools are not within the scope and need special treatment (e.g.
according to ISO/TR 14062).
Elements of eco-design procedure according to ISO/TR 14062 are applied to machine tools. Reporting
of results to users and suppliers and monitoring of results are defined.
Evaluation of energy efficiency implies quantification of the resources used, i.e. energy supplied,
and of the result achieved. This document provides guidance for a reproducible quantification of the
energy supplied. It does not suggest a methodology for quantifying the result achieved due to the lack
of universal criteria. The result achieved in industrial application being machined workpieces, their
properties (e.g. material, shape, accuracy, surface quality), the constraints of production (e.g. minimum
lot size, flexibility) and other appropriate parameters for the quantification of the result achieved are
intended to be determined specifically for each application or for a set of applications.
This document defines methods for setting up a process for integrating energy efficiency aspects into
machine tool design. It is not intended for the comparison of machine tools; also, this document does not
deal with the effect of different types of user behaviour or different manufacturing strategies during
the use phase.
Lists of environmentally relevant improvements and machine tool components, control of machine tool
components and combinations of machine tool components are given in Annex A. Annex B provides an
example of application of the methodology.
NOTE Certain machining processes and specific machine tools can allow significant changes in the
environmental impact of machined workpieces, e.g. material reduction for aluminium cans by application of
[10]
special press technology, higher performance of compressors by machining on precision form grinders
[13]
. The environmental impact of such processes or machine tools might be less important compared to the
environmental impact of the machined workpieces and their application. These changes in the environmental
impact of machined workpieces are not subject of this document, but might be important if different machining
processes or different machine tools are compared related to environmental impact of products. For instance,
the accuracy of a machined workpiece might be a significant parameter for the environmental impact of the
workpiece in its use stage, and any attempt to compare machine tools is intended to take this into account
necessarily.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO/TR 14062:2002, Environmental management — Integrating environmental aspects into product
design and development
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/TR 14062 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1
design and development
set of processes that transforms requirements into specified characteristics or into the specification of
a product, process or system
Note 1 to entry: The terms “design” and “development” are sometimes used synonymously and sometimes used
to define different stages of the overall process of turning an idea into a product.
Note 2 to entry: Product development is the process of taking a product idea from planning to market launch
and review of the product, in which business strategies, marketing considerations, research methods and design
aspects are used to take a product to a point of practical use. It includes improvements or modifications to
existing products or processes.
Note 3 to entry: The integration of environmental aspects into product design and development may also be
termed design for environment (DFE), eco-design, the environmental part of product stewardship, etc.
3.2
environment
surroundings in which an organization operates, including air, water, land, natural resources, flora,
fauna, humans and their interrelation
Note 1 to entry: Surroundings in this context extend from within an organization to the global system.
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.1]
3.3
environmental aspect
element of an organization's activities or products or services that interact or can interact with the
environment
Note 1 to entry: A significant environmental aspect is an environmental aspect that has or can have significant
environmental impact.
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.2]
3.4
environmental impact
change to the environment (3.2), whether adverse or beneficial, wholly or partially resulting from an
organization's environmental aspects (3.3)
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.4]
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3.5
life cycle
consecutive and interlinked stages of a product system, from raw material acquisition or generation
from natural resources to the final disposal
Note 1 to entry: The stages of a product’s life cycle are raw material acquisition, manufacture, distribution, use
and disposal (introduction of ISO/TR 14062 based on ISO 14040:2006, 5.2.3).
[SOURCE: ISO 14040:2006, 3.1]
3.6
mode of operation
method of operating and controlling a machine tool (3.16), whereby different modes of operation are
defined by safety standards for machine tools
Note 1 to entry: Examples for modes of operation are manual mode, automatic mode, setting mode.
Note 2 to entry: Different machine tool activities require certain modes of operation as laid down in safety
standards for machine tools.
3.7
operating state
combination of ON, HOLD and OFF etc., settings of mains, peripheral units, machine tool control,
machine tool processing unit and machine tool motion units including relevant machine tool activities
Note 1 to entry: Peripheral units are, for example, units for machine tool cooling/heating, process conditioning,
workpiece and tool handling, recyclables and waste handling.
Note 2 to entry: Machine tool processing units are, for example, main spindle of a turning machine, tool spindle of
a machining centre, generator for electro-discharge machine, slide of a press, draw cushions of a press.
Note 3 to entry: Machine tool motion units are, for example, linear axes of a turning machine, linear and rotary
axes of a machining centre, linear axes of a wire electro-discharge machine.
Note 4 to entry: Reference to operating states (e.g. OFF, STANDBY, EXTENDED STANDBY, WARM UP, READY FOR
PROCESSING, PROCESSING and CYCLING) requires definition of these states. An example for such a definition for
a metal-cutting machine tool is given in Annex C.
Note 5 to entry: Examples for machine tool activities are tool loading, workpiece loading, axes movements,
waiting, machine tool operation or cycling, or complete test cycles.
Note 6 to entry: Depending on the operating state and the machine tool activities, a mode of operation is selected
as defined by relevant safety standards of machine tools.
3.8
environmental claim
statement, symbol or graphic that indicates an environmental aspect (3.3) of a product, a component or
packaging
Note 1 to entry: An environmental claim may be made on product or packaging labels, through product literature,
technical bulletins, advertising, publicity, telemarketing, as well as through digital or electronic media such as
the Internet.
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.4]
3.9
environmental claim verification
confirmation of the validity of an environmental claim (3.8) using specific predetermined criteria and
procedures with assurance of data reliability
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.5]
3.10
explanatory statement
explanation which is needed or given so that an environmental claim (3.8) can be properly understood
by a purchaser, potential purchaser or user of the product
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.7]
3.11
functional unit
quantified performance of a product system for use as a reference unit in a life cycle (3.5) assessment
study
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.8]
3.12
machine tool function
machine tool operation (machining process, motion and control), process conditioning, workpiece
handling, tool handling or die change, recyclables and waste handling, machine tool cooling/heating
Note 1 to entry: Any machine tool function may be realized by one machine tool component or by a combination
of machine tool components. Some machine tool components may realize more than one machine tool function.
Note 2 to entry: Figure 7 shows an example of the relationship between machine tool components and machine
tool functions.
Note 3 to entry: Machine tool functions may be used for identifying machine tool components (3.13) relevant for
energy supplied to the machine tool.
3.13
machine tool component
mechanical, electrical, hydraulic, or pneumatic device of a machine tool (3.16), or a combination thereof
3.14
qualified environmental claim
environmental claim (3.8) which is accompanied by an explanatory statement (3.10) that describes the
limits of the claim
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.15]
3.15
self-declared environmental claim
environmental claim (3.8) that is made, without independent third-party certification, by manufacturers,
importers, distributors, retailers or anyone else likely to benefit from such a claim
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.16]
3.16
machine tool
mechanical device which is fixed (i.e. not mobile) and powered (typically by electricity and compressed
air), typically used to process workpieces by selective removal/addition of material or mechanical
deformation
Note 1 to entry: Machine tools operation can be mechanical, controlled by humans or by computers. Machine
tools may have a number of peripherals used for machine tool cooling/heating, process conditioning, workpiece
and tool handling (workpiece feeding excluded), recyclables and waste handling and other tasks connected to
their main activities.
3.17
energy efficiency
relationship between the result achieved and the resources used, where resources are limited to energy
Note 1 to entry: Efficiency is defined as relationship between the result achieved and the resources used
(ISO 9000:2015, 3.7.10).
4 © ISO 2017 – All rights reserved
Note 2 to entry: Statements of energy efficiency can be given e.g. in cycles per total energy supplied, in workpieces
per energy supplied. If machining of test pieces is involved, specification of workpiece machining and quality of
workpiece are part of the definition of the result.
4 Restriction to energy efficiency during use stage
For the environmental impact of a machine tool, different stages of the product life cycle shall be
investigated: acquisition of raw material for the machine tool, manufacturing of the machine tool,
transportation of the machine tool, installation of the machine tool, use of the machine tool, and
recycling of the machine tool (for more details on life cycle assessment, see ISO 14040).
If the environmental impacts are compared in the different stages of a machine tool, the typical profile
is as shown in Figure 1, which gives the profile of a NC milling machine. The largest impact is in the use
stage, and the largest contributor in the use stage is the energy supplied to the machine tool. This is the
[8][11][12][14]
result of many life cycle assessments for machine tools if the machine tool is used for 8 h
a day/5 d a week or more, which is typical for the use of machine tools in an industrial manufacturing
environment.
-10
12 34 56
Life cycle stages
Key
1 raw material 4 set-up
2 production 5 use
3 transport 6 recycling
Figure 1 — Typical environmental impacts during life cycle stages for an NC milling machine tool
Therefore, ISO 14955 concentrates on the evaluation and improvement of machine tool energy efficiency
during the use stage.
If the machine tool is not used in a typical industrial manufacturing environment, a complete life
cycle assessment, e.g. according to ISO 14040, might be needed in order to identify the relevant
environmental impacts. Measures other than increasing energy efficiency during use stage to change
the environmental impact might be of importance.
Environmental impact (%)
5 Integrating environmental aspects into machine tool design and development
(design procedure for energy-efficient machine tools)
5.1 General
This is the application of ISO/TR 14062 for achieving energy-efficient machine tools in the use stage.
5.2 Goal and potential benefits
The goal of integrating environmental aspects into machine tool design and development is the reduction
of adverse environmental impacts of machine tools, especially the increase of energy efficiency during
the use stage of the average machine tool in an industrial manufacturing environment.
Benefits for the machine tool supplier/manufacturer and user may include the following:
— energy efficiency during use stage;
— cost reduction in machine tools operations;
— potential cost reduction of machine tool components, e.g. by downsizing of drives and electric
components;
— increased competitiveness of the metal working sector;
— stimulation of innovation and creativity;
— enhancement of organization image and/or brand;
— attraction of financing and investment, particularly from environmentally conscious investors;
— enhancement of employees’ motivations;
— increased knowledge about the product;
— improved relations with regulators.
5.3 Strategic considerations
Strategic considerations that are taken into account for integration of environmental aspects into
machine tool design and development may include the following:
— organizational issues, (e.g. competitor's activities, machine tools user's needs, requirements and
demands), organization's environmental aspects and impacts, activities of regulators and legislators,
activities of industry associations;
— product-related issues such as early integration, (i.e. addressing the environmental aspects early
in the design and development process), functionality (i.e. how well the product suits the purpose
of the machine tool user in terms of usability, useful lifetime, productivity, accuracy, etc.), multi-
criteria concept (i.e. consideration of all relevant impacts and aspects), and trade-offs (i.e. seeking
optimal solutions);
— communication (e.g. internal communication to employees on product-related environmental
impacts, training courses on environmental issues, programmes, and tools, site-specific impacts
on the environment, and feedback from employees), external communication on product properties
(performance and environmental aspects), and proper use of machine tool.
5.4 Management considerations
Top management support and action should enable effective implementation of procedures and
programmes to integrate environmental aspects in design and development of machine tools, including
6 © ISO 2017 – All rights reserved
allocation of sufficient financial and human resources and time for the tasks involved. An effective
programme should engage those involved in product design and development, marketing, production,
environment, procurement, service personnel, and machine tool users. More detailed aspects on the
multidisciplinary approach are given in ISO/TR 14062:2002, 6.5.
Details on how to formalize management's commitment and how to establish the organization's
framework to integrate environmental aspects into machine tool design and development are given in
ISO/TR 14062:2002, 6.2.
The integration of environmental aspects in machine tool design and management can be supported
by existing management systems, e.g. management systems according ISO 14001 or ISO 9001. This
integration can also influence the supply-chain management; for details, see ISO/TR 14062:2002, 6.6.
5.5 Machine tool design and development process
An overview of integrating environmental aspects into the design and development process of machine
tools is given in Figure 2.
NOTE Additional details are listed in ISO/TR 14062:2002, Clause 8. Eco-performance indicators, e.g.
according to ISO 14031, might be rather useful for formulating measurable targets and transferring the targets
into specifications.
Typical stages of the product design Possible actions related to the
and development process integration of environmental aspects
Get facts, prioritize accor easibility, align with
organization strategy, consider environmental aspects, life cycle
thinking, formulate environmental requirements, analyse external
Planning
factors, choose appropriate environmental design approaches, check
chosen approach against the basic issues, make environmental
analysis of a reference product.
Design ideas
Brainstorm, conduct life cycle oriented analyses, formulate
measurable targets, develop design concepts and apply
results from analysis of a reference product.
Conceptual design
Design concept
Apply design appr
including life cycle considerations.
Detailed design
Design solution
Ve by testing prototypes and review life cycle
considerations for prototype.
Testing/prototype
Prototype
Publish communication materials on environmental aspects, but use
and disposal of the product.
Production
Consider possible environmental declaration and its requirements.
Market launch
Product
Consider and evaluate experiences, environmental aspects and
impacts.
Production review
NOTE Source: ISO/TR 14062.
Figure 2 — Example of a generic model of integrating environmental aspects into the machine
tool design and development process
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Feedback/continuous improvement
Evaluate results against envir reference products
6 Machine tool and machine tool functions
6.1 General
The functional description of a machine tool (see 6.3) shall identify which machine tool function(s)
are relevant for energy supplied to the machine. The functional description of machine tools is general
and independent from the design of the machine tool, and independent from the machining process
implemented. Generalized functions of a machine tool, as given in 6.3, allow a general approach for
identifying relevant energy flows of machine tools.
For a specific machine tool, the machine tool functions shall be assigned to machine tool components.
This assignment is specific to each machine tool and corresponds to a transition from total energy
supplied to the machine tool via machine tool functions and functional mapping to machine tool
component level. This procedure is shown in an example in 6.3 and results in identifying energy
relevant machine tool components (see 6.4).
Important parameters for this observation are the operating states of the machine tool and their
duration in time, the accuracy of machined parts, and productivity of the machine tool, e.g. expressed
by workpieces per hour. When comparing machine tools, these parameters shall be defined clearly.
Often, measurement of power instead of energy is carried out. In these cases, times defined together
with operating states shall be taken into account.
Some machine tools are equipped with internal compressors for pressurized air, hydraulic fluid and/or
for lubricant supply; other machine tools use centralised supply units for these. When comparing a
machine tool using internal compressor(s) with a machine tool using centralised supplies, any
comparison shall be made on the same basis, i.e. for both machine tools including all supplies. For this
aim system boundaries (see 6.2) shall be defined.
6.2 System boundaries
For evaluating the environmental impact of a machine tool the machine tool is looked at only. The
environmental impact of product(s) machined on the machine tool is not taken into account (see also
Clause 4).
ISO 14955 addresses the energy efficiency of machine tools in the use stage.
In order to deal with the energy efficiency of a machine tool during the use stage, system boundaries shall
be defined in such a way that a system that is capable of a machining process is considered (see Figure 3).
System boundaries are chosen in order to be able to measure energy flows with reasonable effort.
The machine tool and peripheral units are within the system boundaries. In general, electrical energy
and compressed air are relevant energy inputs to the system. In some cases, air exchange is a relevant
input and/or output. In cases where liquid heat exchangers are applied, heat exchange can be a relevant
energy input and/or output of the system. If there is no mist filtering system within the system
boundaries, any treatment of contaminated air will need energy that shall be considered, if relevant. If
a centralized lubrication system is applied, cooled and filtered lubricant will be an input to the system
and contaminated, hot lubricant will be an output; any energy used for lubricant treatment shall be
considered, if relevant. Input of raw parts, new tools, new lubricant, auxiliary substances and output
of machined parts, used tools, chips and any other aspects shall not to be considered if it does not
represent a relevant energy flow across the system boundary.
Electrical energy
Air exchange
a
Compressed air Heat exchange
Machine tool
c b
Cooled/iltered lubricant Contaminated air
c
Contaminated hot lubricant
Peripheral A
Peripheral B
System boundary
a
Applies to cases with liquid heat exchangers.
b
Applies to cases without internal mist filtering.
c
Applies to cases with centralized lubricant management only.
Figure 3 — System boundaries related to relevant energy flows of a machine tool
6.3 Generalized functions of a machine tool
6.3.1 General
As machine tools cover a wide range of different types, subtypes, and sizes, a machine tool shall be
described by its functions, which might be realized by different machine tool components. This allows
a generalized approach for a wide range of machine tools in order to evaluate their environmental
impacts and its change over time.
A machine tool should be described by the following functions:
— machine tool operation (machining process, motion and control);
— process conditioning;
— workpiece handling;
— tool handling or die change;
— recyclables and waste handling;
— machine tool cooling/heating
as shown in Figure 4, in relation to energy efficiency during the use stage. These functions cover the
vast majority of machine tools in a generalized view, independent from the implemented machining
process and/or design of the machine tool.
10 © ISO 2017 – All rights reserved
Main machine tool
functions
Machine tool operation
(machining process,
motion and control)
Process conditioning
Workpiece handling
Tool handling or
die change
Recyclables and
waste handling
Machine tool
cooling/heating
Figure 4 — Generalized functions of a machine tool in relation to energy efficiency at functional
level, machine tool and process independent
NOTE This functional description is a proposal to facilitate analysis and problem solving in relation to the
energy efficiency of a machine tool during the use stage.
6.3.2 Machine tool operation (machining process, motion and control)
“Machine tool operation” summarizes the target function of the machine tool, i.e. all energy supplied
needed to realize the primary machining process.
6.3.2.1 Machining process
“Machining process” summarizes the realization of the machining processes, e.g. cutting velocity, electro-
discharge process, laser beam for a cutting machine, process force, and working stroke of a press.
Typical machine tool components for the function “machining process” are the main spindle of a turning
machine, the tool spindle of a machining centre, the generator of an electro-discharge machine, and the
slide of a press.
6.3.2.2 Machining motion
“Machining motion” includes motions needed during machining a workpiece except machining
process motions (see 6.3.2.1). Examples for “machining motion” are feed motion of a turning machine,
positioning motion of a rotary table, feed motions of a laser cutting machine, and closing and opening of
a press.
Typical machine tool components for the function “machining motion” are linear and rotary axes of
a machining centre with their drives and power supply systems, rolling and sliding guideways, ball
screws, bearings, gears, couplings, belts, pulleys, and axis clamping.
6.3.2.3 Machine control
“Machine control” summarizes the control of the machine, generally the numerical control, for automatic
sequence control, monitoring systems, and measuring systems. “Machine control” may also contribute
to non-machining functions, e.g. tool handling.
Typical machine tool components for the function “machine control” are the numerical control systems,
PLCs, displays, sensors, decoders and encoders, lighting of the work space, frequency converters,
voltage transformers, relays, and touch probes.
6.3.3 Process conditioning
“Process conditioning” comprises all cooling, heating, and other conditioning that is process-related
in order to keep the temperature and other relevant conditions of the working volume, the tools, the
fixtures and/or the workpieces within limits. Process conditioning may be seen as a value adding
function in order to achieve a constant machining process, e.g. lubrication for grinding, die lubrication
for presses.
NOTE Process conditioning is sometimes combined with machine tool cooling/heating (see 6.3.8).
Typical machine tool components for the function “process conditioning” are cooling pumps related to
process coolant, cutting/forming fluid cooler, die lubrication fluid cooler.
6.3.4 Workpiece handling
“Workpiece handling” may include workpiece changing, workpiece grasping, workpiece clamping,
workpiece lifting, in-feed of raw material, and measuring of workpieces on the machine tool.
Typical machine tool components for the function “workpiece handling” are pallet changer, workpiece
handling robot, hydraulic clamping devices, and pneumatic chucks. On forming machines, “workpiece
handling” is mostly done by destacker, centring stations, workpiece lifters in dies, workpiece ejectors,
workpiece handling devices (e.g. robots, gripper bar transfer systems), and stacker.
6.3.5 Tool handling
“Tool handling” may include tool changing, tool grasping, tool clamping, tool storage, and probing of
tools on the machine.
Typical machine tool components for the function “tool handling” are turret of a turning machine,
hydraulic clamping devices, pneumatic chucks, tool changer, tool magazine, and system with
compressed air to clean tool holder.
6.3.6 Die change
“Die change” may include die and automation tooling transport to/from interconnection points
into the machine tool, die clamping, die storage, preparation of tooling for automation systems,
coupling/decoupling of energy needed for, e.g. part forming in hydro-forming processes or auxiliary die
functions, such as lifters, coupling/decoupling of die lubrication supply.
Typical machine tool components for the function “die change” are moving bolster or die cart, die
pusher/puller, die clamps (hydraulic or electric or electro-hydraulic or hydro-pneumatic or magnetic),
manually operated mono-couplings, and automatically operated docking systems equipped with multi-
couplings and/or electric plugs.
12 © ISO 2017 – All rights reserved
6.3.7 Recyclables and waste handling
“Recyclables and waste handling” summarizes handling of chips or scrap, handling of cutting fluids
including separation and filtering, handling of dust and fumes, and handling of dirt.
Typical machine tool components for the function “recyclables and waste handling” are a chip conveyor
or scrap conveyor, filter systems, exhaust systems, and systems with compressed air for chip transport.
6.3.8 Machine tool cooling/heating
“Machine tool cooling/heating” summarizes all cooling and heating that is independent of the
machining process. “Machine tool cooling/heating” does not add value to the machining process itself.
“Machine tool cooling/heating” is applied in order to keep temperature within limits, so that machine
tool components are not damaged or distorted, e.g. keep the temperature of the control cabinet
within operational limits, keep the temperature of a high speed spindle within safety limits, keep
the temperature of the machine tool within limits in order to prevent any thermal influences on the
kinematic structure of the machine tool, keep oil temperature within operational limits.
Typical machine tool components for the function “machine tool cooling/heating” are fans, cooling
system for control cabinet, water cooler, cooling pumps, and cooling/heating of guideways.
6.3.9 Subfunctions
The generalized functions may be divided into subfunctions in order to detect relevant energy flows.
Figure 5 shows one possible division into subfunctions.
NOTE Generalized functions might be also called first-level functions (see Figure 4), subprocesses second-
level, third-level, etc. functions (see Figure 5).
Generalized machine tool
Subfunctions
functions
nd
(2 level functions)
st
(1 level functions)
Machining process
Machine tool operation
Motion
(machining process,
motion and control)
Control
Process cooling/heating
Process conditioning
Other conditioning
Workpiece handling
Tool change
Tool handling or die change Tool storage
Recyclables and waste
handling
Machine tool cooling
Machine tool
Machine tool heating
cooling/heating
Figure 5 — Example of generalized machine tool functions and subfunctions in relation to
energy efficiency (first- and second-level functions)
6.3.10 Machine tool functions and machine tool components
Sometimes machine tool components fulfil several functions, e.g. a coolant system is used for machine
tool cooling (according to 6.3.8) and for process conditioning (according to 6.3.3). Then, the energy
supplied to this machine tool component can be assigned to different generalized machine tool
functions or subfunctions. Figure 6 gives an example of such assignments for a metal-cutting machine
tool. Similar mapping can be performed for a metal-forming machine tool. For such a mapping, the
operating states of the ma
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14955-1
Deuxième édition
2017-11
Machines-outils — Évaluation
environnementale des machines-
outils —
Partie 1:
Méthode de conception pour l'efficacité
énergétique des machines-outils
Machine tools — Environmental evaluation of machine tools —
Part 1: Design methodology for energy-efficient machine tools
Numéro de référence
©
ISO 2017
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Limitation de l’efficacité énergétique à la phase d’utilisation. 5
5 Intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement
des machines-outils (procédure de conception pour l’efficacité énergétique
des machines-outils) . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Objectifs et bénéfices potentiels . 6
5.3 Considérations stratégiques . 7
5.4 Considérations relatives au management . 7
5.5 Processus de conception et de développement de machines-outils . 8
6 Machine-outil et fonctions de la machine-outil . 9
6.1 Généralités . 9
6.2 Limites du système . 9
6.3 Fonctions généralisées d’une machine-outil .10
6.3.1 Généralités .10
6.3.2 Fonctionnement de la machine-outil (processus d’usinage, mouvement
et commande).11
6.3.3 Processus de conditionnement .12
6.3.4 Manutention des pièces .12
6.3.5 Manutention des outils .12
6.3.6 Changement de matrice .13
6.3.7 Traitement des matériaux recyclables et des déchets .13
6.3.8 Refroidissement/chauffage de la machine-outil .13
6.3.9 Sous-fonctions .13
6.3.10 Fonctions d’une machine-outil et composants de la machine-outil .14
6.4 Fonctions pertinentes de la machine-outil et composants pertinents de
la machine-outil .16
6.4.1 Fonctions pertinentes de la machine-outil .16
6.4.2 Composants pertinents de la machine-outil .17
6.5 Résultat obtenu.18
6.6 Mesures de l’efficacité .18
7 Procédure de conception pour l’efficacité énergétique des machines-outils .18
8 Rapport et surveillance des résultats .19
Annexe A (informative) Liste d’améliorations pour l’efficacité énergétique des machines-outils .21
Annexe B (informative) Exemple d'application de la méthodologie à une machine-outil .33
Annexe C (informative) États de fonctionnement .40
Bibliographie .41
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été préparé par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 14955-1:2014) qui a fait l’objet d’une
révision technique avec les modifications suivantes:
— les précédentes Annexes A et B ont été combinées en une nouvelle Annexe A, sur les améliorations
pour l’efficacité énergétique, qui inclut les machines à bois.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 14955 peut être trouvée sur le site de l’ISO.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
Avec l’épuisement des ressources naturelles et la réduction de l’impact environnemental qui constitue
un enjeu pour tous les produits fabriqués, il est nécessaire de définir des critères de performance
environnementale pour les machines-outils et de spécifier leur utilisation.
Les machines-outils sont des produits complexes, destinés à être utilisés dans le secteur industriel pour
fabriquer des pièces prêtes à l’emploi ou des produits semi-finis. En tant qu’informations importantes
pour l’investissement, les performances d’une machine-outil couvrent plusieurs aspects selon que l’on
considère sa valeur économique, ses caractéristiques techniques ou les exigences de fonctionnement,
qui dépendent de son application spécifique. Ainsi, l’alimentation en énergie peut varier pour la même
machine-outil, en fonction de la pièce fabriquée et des conditions de fonctionnement de la machine-
outil. L’évaluation environnementale d’une machine-outil ne peut donc pas être réalisée sans tenir
compte de ces aspects.
Le présent document propose d’analyser les machines-outils en considérant les fonctions livrées, afin de
mettre en évidence les points communs dans l’immense variété des types de machine-outil existants.
Les composants de la machine-outil qui réalisent les diverses fonctions sont sujets à des améliorations
spécifiques, tout en gardant à l’esprit l’application du système soumis à l’évaluation. Ces améliorations
sont quantifiées et prises en compte avec la conception globale du système, pour obtenir un produit
offrant une meilleure performance environnementale. L’approche spécifiée dans le présent document
est également destinée à soutenir les améliorations environnementales à l’échelle internationale et
entre différents fabricants/fournisseurs et utilisateurs.
Sur la base d’une liste de fonctions bénéfiques pour l’environnement et pouvant être intégrées à
une machine-outil, les performances du produit sont destinés à être évaluées afin de quantifier les
améliorations environnementales obtenues sur une période définie.
Le présent document donne des lignes directrices pour la conception et l’ingénierie des machines-
outils avec un impact environnemental réduit, en se concentrant sur l'énergie fournie pendant l’étape
d'utilisation.
Les machines-outils pourraient avoir une influence significative sur la performance environnementale
des produits fabriqués.
NORME INTERNATIONALE ISO 14955-1:2017(F)
Machines-outils — Évaluation environnementale des
machines-outils —
Partie 1:
Méthode de conception pour l'efficacité énergétique des
machines-outils
1 Domaine d'application
Le présent document constitue une application des normes d’écoconception des machines-outils,
principalement pour les machines-outils à commande automatique et/ou à commande numérique (CN).
Le présent document traite de l’efficacité énergétique des machines-outils au cours de leur phase
d’utilisation, c’est-à-dire pendant la durée de vie de la machine-outil. En dehors de la phase
d’utilisation et de l’énergie fournie aux machines-outils, les autres phases pertinentes pour l’évaluation
environnementale et les autres impacts pertinents ne relèvent pas du domaine d’application et
nécessitent d’être traités de manière spécifique (par exemple, conformément à l’ISO/TR 14062).
Des éléments de la procédure d’écoconception conformément à l’ISO/TR 14062 sont appliqués aux
machines-outils. La consignation des résultats pour les utilisateurs et les fournisseurs et le suivi de ces
résultats sont définis.
L’évaluation de l’efficacité énergétique implique la quantification des ressources utilisées, c’est-à-
dire les énergies fournies, et du résultat obtenu. Le présent document fournit des conseils pour une
quantification reproductible de l'énergie fournie. Il ne suggère pas une méthodologie pour quantifier le
résultat obtenu du fait de l'absence de critères universels. Les résultats obtenus dans une application
industrielle des pièces usinées, leurs propriétés (par exemple, le matériau, la forme, la précision, la
qualité de surface), les contraintes de production (par exemple, la taille minimale de lot, la flexibilité)
et d'autres paramètres appropriés pour la quantification du résultat obtenu sont destinés à être
déterminés spécifiquement pour chaque application ou pour un ensemble d'applications.
Le présent document définit des méthodes pour établir un processus d’intégration des aspects liés à
l’efficacité énergétique dans la conception des machines-outils. Il n’est pas destiné à la comparaison
des machines-outils; aussi, le présent document ne traite pas des effets des différents types de
comportement des utilisateurs ou des différentes stratégies de fabrication au cours de la phase
d’utilisation.
Des listes d’améliorations pertinentes pour l’environnement et de composants de machines-outils, de
commandes de composants de machines-outils et de combinaisons de composants de machines-outils
sont données dans l'Annexe A. L'Annexe B donne un exemple d'application de la méthodologie.
NOTE Certains processus d’usinage et certaines machines-outils particulières peuvent permettre de
modifier considérablement l’impact environnemental des pièces usinées, par exemple, la réduction de la quantité
de matériau utilisée pour les boîtes en aluminium par application d’une technologie de pressage spéciale, ou
[10][13]
l’utilisation de compresseurs plus performants pour l’usinage sur des rectifieuses de précision . L’impact
environnemental de tels processus ou machines-outils peut être de moindre importance par rapport à l’impact
environnemental des pièces usinées et de leurs applications. Ces modifications de l’impact environnemental
des pièces usinées ne relèvent pas du domaine d’application du présent document, mais peuvent s’avérer
importantes si différents processus d’usinage ou différentes machines-outils sont comparé(e)s dans le cadre de
l’impact environnemental de produits. Par exemple, la précision d’une pièce usinée peut constituer un paramètre
significatif pour l’impact environnemental de cette pièce au cours de sa phase d’utilisation, et toute tentative de
comparer les machines-outils doit nécessairement en tenir compte.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO/TR 14062:2002, Management environnemental — Intégration des aspects environnementaux dans la
conception et le développement de produit
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/TR 14062 ainsi que
les suivants s’appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
3.1
conception et développement
ensemble de processus qui transforme des exigences en caractéristiques spécifiées ou en spécification
d’un produit, d’un processus ou d’un système
Note 1 à l'article: Les termes «conception» et «développement» sont parfois utilisés comme synonymes et parfois
utilisés pour définir des étapes différentes du processus global de conception et développement.
Note 2 à l'article: Le développement de produit est un processus qui mène de l’idée d’un produit depuis
sa planification jusqu’à son lancement sur le marché et la revue du produit, et au cours duquel les stratégies
commerciales, les considérations mercatiques, les méthodes de recherche et les aspects de conception sont mis
en œuvre pour obtenir un produit utilisable. Il comprend les améliorations ou les modifications des produits ou
des processus existants.
Note 3 à l'article: L’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement de produit
peut aussi être appelée conception pour l’environnement, écoconception, partie environnementale de la gestion
responsable des produits, etc.
3.2
environnement
milieu dans lequel un organisme fonctionne, incluant l’air, l’eau, le sol, les ressources naturelles, la flore,
la faune, les êtres humains et leurs interrelations
Note 1 à l'article: Dans ce contexte, le milieu s’étend de l’intérieur de l’organisme au système global.
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.1]
3.3
aspect environnemental
élément des activités ou produits ou services d’un organisme qui interagit ou peut interagir avec
l’environnement
Note 1 à l'article: Un aspect environnemental significatif a ou peut avoir un impact environnemental significatif.
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.2]
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3.4
impact environnemental
modification de l’environnement (3.2), négative ou bénéfique, résultant totalement ou partiellement
des aspects environnementaux d’un organisme (3.3)
[SOURCE: ISO 14001:2015, 3.2.4]
3.5
cycle de vie
phases consécutives et liées d’un système de produits, de l’acquisition des matières premières ou de la
génération des ressources naturelles à l’élimination finale
Note 1 à l'article: Les étapes du cycle de vie d’un produit sont l’acquisition des matières premières, la fabrication,
la distribution, l’utilisation et l’élimination (introduction de l’ISO/TR 14062 basée sur l’ISO 14040:2006, 5.2.3).
[SOURCE: ISO 14040:2006, 3.1]
3.6
mode de fonctionnement
méthode de fonctionnement et de commande d’une machine-outil (3.16), les différents modes de
fonctionnement étant définis par les normes de sécurité relatives aux machines-outils
Note 1 à l'article: Des exemples de modes de fonctionnement sont le mode manuel, le mode automatique, le mode
de réglage.
Note 2 à l'article: Les différentes opérations des machines-outils requièrent certains modes de fonctionnement
décrits dans les normes de sécurité relatives aux machines-outils.
3.7
état de fonctionnement
combinaison de MARCHE, VEILLE et ARRÊT, etc., de réglage de l’alimentation électrique, des unités
périphériques, de la commande de la machine-outil, de l’unité de traitement de la machine-outil et des
unités de mouvement de la machine-outil, y compris les opérations pertinentes liées à la machine-outil
Note 1 à l'article: Les unités périphériques sont par exemple, les unités de refroidissement/chauffage de la
machine-outil, de conditionnement du processus, de manutention des pièces et des outils, de traitement des
matériaux recyclables et des déchets.
Note 2 à l'article: Les unités de traitement de la machine-outil sont, par exemple, la broche principale d’un tour,
la broche porte-outil d’un centre d’usinage, le générateur d’une machine d’usinage par électroérosion, la coulisse
d’une presse, les coussins d’emboutissage d’une presse.
Note 3 à l'article: Les unités de mouvement de la machine-outil sont, par exemple, les axes linéaires d’un tour, les
axes linéaires et rotatifs d’un centre d’usinage, les axes linéaires d’une machine d’usinage par électroérosion.
Note 4 à l'article: La référence aux états de fonctionnement (par exemple, ARRET, VEILLE, VEILLE PROLONGÉE,
PRÉCHAUFFAGE, PRETE AU TRAITEMENT, TRAITEMENT EN COURS et CYCLE EN COURS) nécessite de définir
ces états. Un exemple de cette définition pour une machine-outil par enlèvement de métal est donné dans
l'Annexe C.
Note 5 à l'article: Des exemples d’opérations de la machine-outil sont le chargement d’outil, le chargement de la
pièce à usiner, les mouvements des axes, l’attente, le fonctionnement ou le cycle de fonctionnement de la machine-
outil, ou encore des cycles d’essai complets.
Note 6 à l'article: En fonction de l’état de fonctionnement et des opérations de la machine-outil, un mode de
fonctionnement est sélectionné comme défini dans les normes de sécurité applicables aux machines-outils.
3.8
déclaration environnementale
affirmation, symbole ou graphique qui indique un aspect environnemental (3.3) d’un produit, d’un
composant ou d’un emballage
Note 1 à l'article: Une déclaration environnementale peut apparaître sur les étiquettes du produit ou de
l’emballage, sous forme de documentation relative au produit, de bulletins techniques, de publications, de
publicité, de télémarketing ainsi que par le biais de supports numériques ou électroniques tels que Internet.
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.4]
3.9
vérification de déclaration environnementale
confirmation de la validité d’une déclaration environnementale (3.8) en utilisant les critères et les
procédures prédéterminés spécifiques avec la garantie de la fiabilité des données
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.5]
3.10
déclaration explicative
explication nécessaire pour qu’une déclaration environnementale (3.8) puisse être correctement
comprise par un acheteur, un acheteur potentiel ou un utilisateur du produit
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.7]
3.11
unité fonctionnelle
performance quantifiée d’un système de produits destinée à être utilisée comme unité de référence
dans une analyse du cycle de vie (3.5)
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.8]
3.12
fonction d’une machine-outil
fonctionnement de la machine-outil (processus d’usinage, mouvement et commande), processus de
conditionnement, manutention de pièce, manutention d’outil ou changement de matrice, traitement des
matériaux recyclables et des déchets, refroidissement/chauffage de la machine-outil
Note 1 à l'article: Toute fonction de machine-outil peut être exécutée par un seul composant de la machine-outil
ou par une combinaison de composants de la machine-outil. Certains composants de la machine-outil peuvent
exécuter plus d’une fonction de la machine-outil.
Note 2 à l'article: La Figure 7 illustre un exemple de relation entre les composants de la machine-outil et les
fonctions de la machine-outil.
Note 3 à l'article: Les fonctions de la machine-outil peuvent être utilisées pour identifier les composants de la
machine-outil (3.13) liés à l’énergie fournie à la machine-outil.
3.13
composant de machine-outil
dispositif mécanique, électrique, hydraulique ou pneumatique d’une machine-outil (3.16), ou
combinaison de ces dispositifs
3.14
déclaration environnementale restreinte
déclaration environnementale (3.8) qui est accompagnée d’une déclaration explicative (3.10) décrivant
les limites de l’affirmation
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.15]
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
3.15
autodéclaration environnementale
déclaration environnementale (3.8) effectuée sans certification par une tierce partie indépendante, par
des fabricants, des importateurs, des distributeurs des détaillants ou toute autre entité susceptible de
tirer profit de cette déclaration
[SOURCE: ISO 14021:2016, 3.1.16]
3.16
machine-outil
dispositif mécanique fixe (c’est-à-dire non mobile) et alimenté en énergie (généralement électrique et
pneumatique), habituellement utilisé pour le traitement des pièces par enlèvement/ajout sélectif de
matériaux ou déformation mécanique
Note 1 à l'article: Les machines-outils peuvent fonctionner mécaniquement, sur commande d’un opérateur ou d’un
ordinateur. Les machines-outils peuvent également être équipées d’un certain nombre d’unités périphériques
utilisées pour le refroidissement/chauffage, le processus de conditionnement, la manutention de pièce et d'outil
(à l'exception de l’alimentation de la pièce), le traitement des matériaux recyclables et des déchets de la machine-
outil et d’autres tâches liées à leurs opérations principales.
3.17
efficacité énergétique
rapport entre le résultat obtenu et les ressources utilisées, les ressources étant limitées à l’énergie
Note 1 à l'article: L’efficacité est définie par le rapport entre le résultat obtenu et les ressources utilisées
(ISO 9000:2015, 3.7.10).
Note 2 à l'article: L’efficacité énergétique peut être exprimée par exemple, en cycles par quantité d’énergie totale
fournie, en pièces usinées en fonction de l’énergie fournie. Si l’usinage d’éprouvettes est prévu, la spécification de
l’usinage de la pièce et la qualité de la pièce font partie intégrante des résultats obtenus.
4 Limitation de l’efficacité énergétique à la phase d’utilisation
Les différentes phases du cycle de vie d’un produit doivent être évaluées pour déterminer l’impact
environnemental d’une machine-outil: acquisition de matières premières pour la machine-outil,
fabrication de la machine-outil, transport de la machine-outil, installation de la machine-outil,
utilisation de la machine-outil et recyclage de la machine-outil (pour de plus amples détails sur l’analyse
du cycle de vie, voir l’ISO 14040).
Si les impacts environnementaux sont comparés aux cours des différentes phases du cycle de vie d’une
machine-outil, leur profil type est illustré à la Figure 1, qui montre le profil d’une fraiseuse à commande
numérique par ordinateur (CNC). L’impact le plus important se situe au niveau de la phase d’utilisation
et le facteur de la phase d’utilisation jouant le plus grand rôle est l’énergie fournie à la machine-outil. Ce
[8][11][12][14],
profil type est le résultat de nombreuses analyses du cycle de vie pour les machines-outils
lorsque la machine-outil est utilisée pendant 8 heures par jour/5 jours par semaine ou plus, ce qui est
l’utilisation habituelle des machines-outils dans un environnement de production industrielle.
Légende
1 matières premières 4 réglage
2 production 5 utilisation
3 transport 6 recyclage
Figure 1 — Impacts environnementaux typiques lors des étapes du cycle de vie pour une
fraiseuse CN
L’ISO 14955 se concentre donc sur l’évaluation et l’amélioration l’efficacité énergétique de la machine-
outil au cours de sa phase d’utilisation.
Si la machine-outil n’est pas utilisée dans un environnement de production industrielle type, une
analyse complète du cycle de vie, par exemple, conformément à l’ISO 14040, peut être nécessaire afin
d’identifier les impacts environnementaux pertinents. Outre l’augmentation de l’efficacité énergétique
pendant la phase d’utilisation, des mesures autres visant à modifier l’impact environnemental peuvent
avoir une importance significative.
5 Intégration des aspects environnementaux dans la conception et le
développement des machines-outils (procédure de conception pour l’efficacité
énergétique des machines-outils)
5.1 Généralités
Il s’agit de l’application de l’ISO/TR 14062 permettant de concevoir et de développer des machines-
outils efficaces en énergie au cours de leur phase d’utilisation.
5.2 Objectifs et bénéfices potentiels
L’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement des machines-outils
a pour objectif de réduire les impacts environnementaux négatifs des machines-outils, en particulier
par l’augmentation de l’efficacité énergétique au cours de la phase d’utilisation de la machine-outil
moyenne dans un environnement de production industrielle.
Les bénéfices pour le fournisseur/fabricant et l’utilisateur de la machine-outil peuvent comprendre:
— l’efficacité énergétique au cours de la phase d’utilisation;
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— l’abaissement des coûts pendant le fonctionnement des machines-outils;
— la réduction potentielle des coûts des composants de la machine-outil, par exemple, par réduction
de la taille des entraînements et des composants électriques;
— une meilleure compétitivité sur le marché du travail des métaux;
— la stimulation de l’innovation et de la créativité;
— l’amélioration de l’image de l’organisme et/ou de la marque;
— de meilleures opportunités pour attirer le financement et les investissements; en particulier de la
part d’investisseurs soucieux de l’environnement;
— une meilleure motivation des employés;
— une meilleure connaissance du produit;
— l’amélioration des relations avec les organismes réglementaires.
5.3 Considérations stratégiques
Les considérations stratégiques prises en compte pour intégrer les aspects environnementaux dans la
conception et le développement des machines-outils peuvent inclure:
— les enjeux organisationnels (par exemple, les activités des concurrents, les besoins, exigences et
demandes des utilisateurs des machines-outils), les aspects et impacts environnementaux de
l’organisme, les activités des autorités réglementaires et législatives, les activités des syndicats
professionnels (industrie);
— les enjeux se rapportant au produit, tels que l’intégration dès l’amont (par exemple, la prise en compte
très tôt des aspects environnementaux dans la conception et le développement), la fonctionnalité
(par exemple, la manière dont le produit est adapté à l’utilisation à laquelle la machine-outil est
destinée en termes, d’aptitude à l’usage, de durée de vie effective, de capacité de production, de
précision, etc.), l’approche multicritères (par exemple, la prise en compte de tous les impacts et
aspects pertinents), le compromis (par exemple, la recherche de solutions optimales);
— la communication (par exemple, la communication interne avec les employés sur les impacts
environnementaux liés aux produits, les formations liées aux enjeux, les programmes et les outils
environnementaux, les impacts environnementaux spécifiques du site et les informations en retour
obtenues auprès des employés), la communication externe portant sur les propriétés des produits
(performance et aspects environnementaux) et la bonne utilisation de la machine-outil.
5.4 Considérations relatives au management
Il convient que le soutien et les actions de la direction générale permettent la mise en œuvre efficace
des procédures et programmes d’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le
développement des machines-outils, comprenant l’affectation de ressources financières et humaines et
du temps suffisants à l’accomplissement des tâches associées. Il convient qu’un programme efficace fasse
intervenir les acteurs qui participent à la conception et au développement de produit, les spécialistes
du marketing, de la fabrication, de l’environnement et de l’approvisionnement, le personnel de service
et les utilisateurs des machines-outils. De plus amples détails sur l’approche pluridisciplinaire sont
fournis dans l’ISO/TR 14062:2002, 6.5.
Les détails sur la manière de formaliser l’engagement de la direction et sur l’établissement du cadre
d’intégration par l’organisme des aspects environnementaux dans la conception et le développement
des machines-outils sont donnés dans l’ISO/TR 14062:2002, 6.2.
L’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement des machines-outils
peut être soutenue par les systèmes de management existants, par exemple, les systèmes de management
conformes à l’ISO 14001 ou l'ISO 9001. Cette intégration peut également influer sur le management de la
chaîne d’approvisionnement; pour de plus amples détails, voir l’ISO/TR 14062:2002, 6.6.
5.5 Processus de conception et de développement de machines-outils
La Figure 2 donne une vue d’ensemble de l’intégration des aspects environnementaux dans le processus
de conception et de développement des machines-outils.
NOTE De plus amples détails sont fournis dans l’ISO/TR 14062:2002, Article 8. Les indicateurs de
performance environnementale, par exemple, conformément à l’ISO 14031, peuvent s’avérer plutôt utiles pour
formuler des objectifs mesurables et convertir les objectifs en spécifications.
NOTE Source: ISO/TR 14062.
Figure 2 — Exemple de modèle générique de prise en compte des aspects environnementaux
dans le processus de conception et de développement des machines-outils
8 © ISO 2017 – Tous droits réservés
6 Machine-outil et fonctions de la machine-outil
6.1 Généralités
La description fonctionnelle d’une machine-outil (voir 6.3) doit identifier la ou les fonctions de la
machine-outil alimentées par l’énergie fournie à la machine. La description fonctionnelle des machines-
outils est générique et indépendante de la conception de la machine-outil, ainsi que du processus
d’usinage mis en œuvre. Les fonctions généralisées d’une machine-outil telles que définies en 6.3
permettent une approche générale pour identifier les flux d’énergie pertinents pour les machines-outils.
Les fonctions d’une machine-outil spécifique doivent être affectées aux composants de la machine-outil.
Cette affectation est spécifique de chaque machine-outil et correspond à une transition de l’énergie
totale fournie à la machine-outil via les fonctions de la machine-outil et la cartographie des fonctions au
niveau des composants de la machine-outil. Un exemple de cette procédure est fourni en 6.3 et permet
d’identifier les composants de la machine-outil liés à l’alimentation en énergie (voir 6.4).
Les paramètres importants pour cette observation sont les états de fonctionnement de la machine-
outil et leur durée dans le temps, la précision d’usinage des pièces et le rendement de la machine-outil,
exprimé par exemple, en pièces usinées par heure. Lors de la comparaison de machines-outils, ces
paramètres doivent être clairement définis.
Une mesure de la puissance au lieu de l’énergie est souvent effectuée. Dans ce cas, les temps définis avec
les états de fonctionnement doivent être pris en compte.
Certaines machines-outils sont équipées de compresseurs internes pour l’alimentation en air pressurisé
et/ou en fluide hydraulique; d’autres machines-outils utilisent des unités d’alimentation centralisées
pour ces alimentations. Lors de la comparaison d’une machine-outil intégrant un ou plusieurs
compresseurs internes avec une machine-outil utilisant des alimentations centralisées, celle-ci doit
être établie sur la même base, c’est-à-dire en incluant toutes les alimentations des deux machines-outils.
Pour ce faire, les limites du système doivent être définies (voir 6.2).
6.2 Limites du système
Pour évaluer l’impact environnemental d’une machine-outil, la machine-outil seule est considérée.
L’impact environnemental du ou des produits usinés sur la machine-outil n’est pas pris en compte (voir
également l'Article 4).
L’ISO 14955 traite de l’efficacité énergétique des machines-outils au cours de leur phase d’utilisation.
Pour analyser l’efficacité énergétique d’une machine-outil au cours de sa phase d’utilisation, les limites
du système doivent être définies de sorte à prendre en compte un système apte à mettre en œuvre un
processus d’usinage (voir Figure 3). Les limites du système sont choisies de façon à pouvoir mesurer les
flux d’énergie avec un effort raisonnable.
La machine-outil et les unités périphériques se situent à l’intérieur des limites du système. En général,
l’énergie électrique et l’air comprimé sont des intrants d’énergie pertinents du système. Dans certains
cas, l’échange d’air est un intrant et/ou un extrant pertinent. Dans certains cas où des échangeurs
de chaleur à liquide sont utilisés, l’échangeur de chaleur peut constituer un intrant et/ou un extrant
d’énergie du système pertinent. En l’absence de système de filtration de brouillard dans les limites
du système, tout traitement de l’air contaminé requiert de l’énergie qui doit être prise en compte, le
cas échéant. En cas d’utilisation d’un système de lubrification centralisé, le lubrifiant refroidi et filtré
constituera un intrant du système et le lubrifiant contaminé et chaud un extrant; toute énergie utilisée
pour le traitement du lubrifiant doit être prise en compte, le cas échéant. Les intrants de matières
premières, d’outils neufs, de lubrifiant neuf, de substances auxiliaires, les extrants de pièces usinées,
d’outils usagés, de copeaux, ainsi que tout autre aspect ne doivent pas être pris en compte s’ils ne
constituent pas un flux d’énergie pertinent dans les limites du système.
a
S’applique aux situations avec échangeurs de chaleur à liquide.
b
S’applique aux situations sans filtration interne des brouillards.
c
S’applique aux situations avec gestion centralisée du lubrifiant seulement.
Figure 3 — Limites du système en fonction des flux d’énergie pertinents d’une machine-outil
6.3 Fonctions généralisées d’une machine-outil
6.3.1 Généralités
Les machines-outils couvrant une large palette de types, sous-types et tailles de machines différents,
une machine-outil doit être décrite par ses fonctions, qui peuvent être exécutées par divers composants
de la machine-outil. Cela permet une approche généralisée pour un large choix de machines-outils afin
d’évaluer leurs impacts environnementaux et leur évolution dans le temps.
Il convient de décrire une machine-outil par les fonctions suivantes:
— fonctionnement de la machine-outil (processus d’usinage; mouvement et commande);
— processus de conditionnement;
— manutention des pièces;
— manutention des outils ou changement de matrice;
— traitement des matériaux recyclables et des déchets;
— refroidissement/chauffage de la machine-outil
tel qu’illustré à la Figure 4, en relation avec l’efficacité énergétique au cours de sa phase d’utilisation. Ces
fonctions couvrent la grande majorité des machines-outils avec une vue d’ensemble, indépendamment
du processus d’usinage mis en œuvre et/ou de la conception de la machine-outil.
10 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Figure 4 — Fonctions généralisées d’une machine-outil par rapport à l’efficacité énergétique,
niveau fonctionnel de la machine-outil, indépendamment du processus
NOTE Cette description fonctionnelle est une proposition afin de faciliter l’analyse et la résolution des
problèmes liées à l’efficacité énergétique d’une machine-outil au cours de sa phase d’utilisation.
6.3.2 Fonctionnement de la machine-outil (processus d’usinage, mouvement et commande)
«Fonctionnement de la machine-outil» résume la fonction cible de la machine-outil, c’est-à-dire toute
l’énergie fournie nécessaire pour mettre en œuvre le processus d’usinage principal.
6.3.2.1 Processus d’usinage
La fonction «processus d’usinage» couvre la mise en œuvre des processus d’usinage, c’est-à-dire la
vitesse de coupe, le processus d’électroérosion, le faisceau laser d’une machine de découpage, la force
du processus et la course de travail d’une presse.
Les composants type de la fonction «processus d’usinage» de la machine-outil sont la broche principale
d’un tour, la broche porte-outil d’un centre d’usinage, le générateur d’une machine d’usinage par
électroérosion et la coulisse d’une presse.
6.3.2.2 Mouvement d’usinage
Le «mouvement d’usinage» inclut les mouvements requis lors de l’usinage d’une pièce, à l’exception des
mouvements liés au processus de la machine (voir 6.3.2.1). Des exemples de «mouvement d’usinage»
sont le mouvement d’avance d’un tour, le mouvement de positionnement d’une table rotative, les
mouvements d’avance d’une machine de découpage au laser et la fermeture et l’ouverture d’une presse.
Les composants types des machines-outils intervenant dans la fonction «mouvement d’usinage» sont
les axes linéaires et rotatifs d’un centre d’usinage avec leurs entraînements et systèmes d’alimentation
électrique, les guidages à roulement et à coulissement, les vis à billes, les roulements, les engrenages, les
accouplements, les courroies, les poulies et les dispositifs de serrage des axes.
6.3.2.3 Commande de la machine
La «commande de la machine» couvre les éléments de commande de la machine, généralement la
commande numérique, pour une commande séquentielle automatique, les systèmes de surveillance et
les systèmes de mesure. La «commande de la machine» peut également contribuer à des fonctions qui
ne sont pas des fonctions d’usinage, par exemple, la manutention d’outils.
Les composants types des machines-outils pour la fonction «commande de la machine» sont les systèmes
de commande numérique, les automates de commande (PLC), les écrans, les capteurs, les encodeurs
et décodeurs, l’éclairage du poste de travail, les convertisseurs de fréquence, les transformateurs de
tension, les relais et les sondes de contact.
6.3.3 Processus de conditionnement
Le «processus de conditionnement» comprend toutes les opérations de refroidissement, chauffage,
et autres conditionnements liés au processus, visant à maintenir dans les limites la température et
les autres conditions pertinentes de l’espace de travail, les outils, les dispositifs de serrage et/ou les
pièces. Le processus de conditionnement peut être considéré comme une fonction à valeur ajoutée pour
obtenir un processus d’usinage constant, notamment la lubrification pour le meulage et la lubrification
des matrices pour les presses.
NOTE Le processus de conditionnement est parfois combiné au refroidissement/chauffage de la machine-
outil (voir 6.3.8).
Les com
...
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